4.2光合作用与能量转化课件-2023-2024学年高一上学期生物人教版（2019）必修1

光合作用与能量转换 第五章 第四节·第二课时 高中生物“分子与细胞”模块 1 学习目标： 1.通过对光合作用原理相关实验分析，小组合作探究，自主构建光合作用概念模型。 2.通过光合作用模型建构，能从物质和能力观视角阐明光合作用过程中物质变化和 能量转化的过程，说明光合作用的原理和意义。 3.通过小组合作，开展归纳、概括、建构以及光合作用过程的总结，领悟科学探究方法 体会人类对光合作用认识是逐步的、不断发展的。 4.建立大概念： 细胞的生存需要能量和营养物质，形成生物学物质和能量生命观念。 光合作用的原理 2 情境导入 3 光合作用概念车 思考：光合作用汽车的动力原理是什么？ 请你运用初中学过的知识尝试解释为什么它能够不使用汽油？ 4 类囊体 色素 酶 在叶绿体内部类囊体的膜表面上，分布着许多吸收光能的色素分子， 在类囊体薄膜上和叶绿体基质中，还有许多进行光合作用所必需的酶。 叶绿体是绿色植物进行光合作用的细胞器。 温故知新 光合作用 绿色植物通过 ，利用 ，将 转 化成 ，并且释放出 的过程。 1.概念： 叶绿体 光能 二氧化碳和水 储存着能量的有机物 氧气 2.反应式： 注：（CH2O）表示糖类， 光合作用产物一部分是淀粉，一部分是蔗糖.(P104) CO2 + H2O （CH2O)+O2 光能 叶绿体 叶绿体是如何将光能转变成化学能？ 叶绿体是如何将化学能储存在糖类等有机物中的？ 光合作用释放的氧气，是来自原料中的水还是二氧化碳呢？ 探索光合作用原理的部分实验 资料1：19世纪末，科学界普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被 分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖。 CO2 O2 C + H2O 甲醛 (CH2O) 1928年，科学家发现甲醛对植物有毒害作用，而且甲醛不能通 过光合作用转化成糖。 初步判断： 氧来自二氧化碳的可能性较小，较可能来源于水。 一、光合作用的原理 资料2：1937年，英国科学家希尔。 希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂（悬浮液 中有H2O，没有CO2），在光照下可以释放出氧气。 像这样，离体叶绿体在适当条件下 发生水的光解，产生氧气的化学反 应称作希尔反应。 O2 H+ 离体的叶绿体 悬浮液 （浙江高考题）希尔反应模拟了叶绿体光合作用中  阶段的部分变化。氧化剂DCIP（二氯靛酚）被还原用于颜色反应。希尔反应活力可通过测定DCIP溶液的颜色变化得到，也可通过测定   得到。 （注：希尔反应活力测定的基本原理：将叶绿体加入DCIP（氧化型）溶液并照光，水在光照下被分解，产生氧气等，溶液中的DCIP被还原，颜色由蓝色变成无色，而溶液中的DCIP被还原并发生颜色变化，这些变化可用仪器进行测定。 光反应 氧气的释放速率 牛刀小试 思考：光合作用生成的O2中的氧元素到底来自H2O还是CO2？如何设计实 验进行探究？ 同位素示踪法 能够说明。希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬 浮液中有H2O，没有合成糖的另一种必需原料CO2，因此，该实验说 明水的光解并非必须与糖的合成相关联，暗示着希尔反应是相对独 立的反应阶段。 讨论2. 希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？ 讨论1. 希尔的实验说明水的光解产生氧气，是否说明植物光合作用产 生的氧气中的氧元素全部都来自水？ 不能。该实验没有排除叶绿体中其他物质的干扰，也并没有直接 观察到氧元素的转移。 资料3：1941年，美国科学家鲁宾（S.Ruben)和卡门（M.Kamen) 用同位素示踪的方法，研究了光合作用中氧气的来源。他们用16O的同 位素18O分别标记成H218O和C18O2。然后，进行了两组实验：第一组给植 物提供H2O和C18O2，第二组给同种植物提供H218O和CO2。在其他条件都相 同的情况下，第一组释放的氧气都是O2,第二组释放的都是18O2。 CO2 H218O 光照射下的小球藻悬液 C18O2 H2O 18O2 O2 讨论3. 本实验的自变量是什么？其他变量如何处理？ 分析鲁宾和卡门做的实验得出